EP1163883A1 - Intracorporeal lithotripter for removing calculi - Google Patents

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EP1163883A1
EP1163883A1 EP01113410A EP01113410A EP1163883A1 EP 1163883 A1 EP1163883 A1 EP 1163883A1 EP 01113410 A EP01113410 A EP 01113410A EP 01113410 A EP01113410 A EP 01113410A EP 1163883 A1 EP1163883 A1 EP 1163883A1
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EP
European Patent Office
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metal probe
horn
probe
ultrasonic transducer
screw
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EP1163883B2 (en
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Andreas Dr. Menne
Joachim Hirt
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Ferton Holding SA
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Publication of EP1163883B1 publication Critical patent/EP1163883B1/en
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    • A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
    • A61B17/22004—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves
    • A61B17/22012—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves in direct contact with, or very close to, the obstruction or concrement
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    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
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    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/88—Osteosynthesis instruments; Methods or means for implanting or extracting internal or external fixation devices
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    • A61B2017/922—Devices for impaction, impact element
    • A61B2017/924—Impact element driving means

Definitions

  • the invention relates to a device for removing body stones with an intracorporeal lithotripter according to the preamble of claim 1.
  • EP 0 421 285 B1 describes an intracorporeal lithotripsy a device is known in which a metal probe or sonotrode by a electrically controlled ultrasonic transducers for longitudinal vibrations is excited. With the distal end in the working channel of an endoscope used probe can therefore cause the destruction of a body stone become.
  • the ultrasonic transducer has two piezoceramic disks trained, which are clamped between a reflector and a horn. The Both discs are used for periodic vibration excitation of the sonotrode controlled by a circuit arrangement that consists of a voltage controlled Oscillator exists, whose output signal via an output amplifier and delivered an output transformer to the two piezoceramic disks becomes.
  • the circuit arrangement also includes a phase comparator, which the phases of the output voltage and the output current of the Output transformer compares and a control voltage to control the Oscillator generated.
  • a lithotripter is known in which the proximal Pneumatically driven impact part is applied to the end of a metal probe becomes a metal probe with an impact energy obtained thereby to generate continuous shock or pressure wave up to its distal end.
  • This shock wave or pressure wave acts on a body stone, with the tip of the probe is kept in contact with the stones.
  • shock wave lithotripters the other versions also have an electric drive of the striking part generally result in a relatively simple construction of the device with very good fragmentation performance also on harder ones Body stones. With these lithotripters, however, the stone crushing has to towards an absorbable particle size is still relatively time-consuming become.
  • the invention has for its object a device of the aforementioned Form in such a way that taking into account the preliminary and Disadvantages of these known methods a more flexible stone destruction can be carried out is.
  • the working principles are thus one conventional ultrasonic lithotripter and a conventional shock wave lithotripter merged into a single device.
  • Switching from a periodic vibration excitation of the metal probe by the electrical controlled ultrasound transducer to that with the reversibly driven Impact part received formation of a shock or pressure wave in the metal probe can be reached with the simplest of means.
  • the stone destruction can also be further optimized if for the electrically controlled vibration excitation of the Metal probe also a switchover between a periodic Vibration excitation and pulsed vibration excitation of the metal probe is provided. This further switching option is simple realizable if two separate circuit arrangements are provided are, which then via a switch in an alternative connection with the ultrasonic transducer can be switched on.
  • the device according to the invention consists of an ultrasonic transducer, which as a piezoelectric transducer with two piezoceramic disks 1 and 2 with an arrangement between a reflector 3 and a horn 4 is formed.
  • the arrangement of the ultrasonic transducer consisting of these components is held together by a hollow clamping screw 5, which the two ceramic Discs 1, 2 and the reflector 3 penetrated axially and by a Screw nut 6 is tightenable against the arrangement.
  • With the horn 4 is one tubular metal probe or sonotrode 7 detachably connected to a screw attachment 8, so that the cavity of the clamping screw 5 in the cavity of the Metal probe or sonotrode 7 continues axially.
  • the two piezoceramic disks 1, 2 are for one on the metal probe 7 forwarded vibration generation connected to an electrical control, those with a first circuit arrangement 13 and a separate one second circuit arrangement 14 is formed.
  • the circuit arrangement 13 is for and periodic vibration excitation of the metal probe designed essentially with a voltage-controlled oscillator 15, the via a U / F converter 16 and a downstream amplifier 17 with a Impedance transformer 18 is connected.
  • the impedance transformer 18 is fed back to the U / F converter 16 via a phase comparator 19, which the phases of the output voltage and the output current of the impedance transformer 18 compares and a control voltage for controlling the oscillator 15 generated. Therefore, the metal probe is used for periodic vibration excitation 7 a suitable output signal to the two piezoceramic disks 1, 2 delivered.
  • the piezoceramic disks 1, 2 are next to it with the second circuit arrangement 14 connected by which a pulsed vibration excitation the metal probe 7 is obtained.
  • the circuit arrangement 14 consists of a Voltage source 22 and a capacitor 23 in a first switching position a switch 21 is charged by the voltage source 22.
  • the condenser 23 is discharged in a second switch position of the changeover switch 21, so that a pulsed vibration excitation of the metal probe is obtained.
  • the capacitor charge is applied once via the connection 20 the two piezoceramic disks 1, 2 forwarded, with the output signal the circuit arrangement 14 a much higher performance at the piezoelectric transducers can be delivered as with the output signal the circuit arrangement relevant for the periodic vibration excitation 13.
  • Metal probe 7 expediently made of a material with a same acoustic impedance. Coming as preferred materials Stainless steel and titanium are considered. Furthermore, the horn 4 should be in one axial direction approximately on the cross section of the screw neck 8 of the metal probe 7 tapered envelope surface in the formation of an exponential curve be, whereby other geometries can also be taken into account for the envelope surface.
  • the support of the ultrasound transducer effected with the elastic means 10, 11 on the surrounding housing should be designed such that both for the periodic as well as for the pulsed vibration excitation of the Metal probe each optimal work results can be obtained.
  • the device is also switchable to one with a reversible driven impact part 24 controlled formation of a shock or Pressure wave in the metal probe 7.
  • the drive of the striking part 24 can be hydraulic or electrically or also in accordance with that considered for the exemplary embodiment Training take place pneumatically, for which purpose a pressure connection 25 the cavity 26 of the clamping screw 5 is provided.
  • a pressure connection 25 the cavity 26 of the clamping screw 5 is provided.
  • the striking part 24 is also at this arrangement for exerting an impact force against a mass body 27 Metal probe 7 used.
  • the mass body can be on the probe in transition to the rear extension 7 'pushed metal sleeve, the is firmly connected to the probe.
  • the mass body can be used for the transfer of the Impact force of the striking part 24 on the metal probe 7 also training within the cavity 26 of the clamping screw 5 obtained comparable to an arrangement as described in DE 196 18 972 A1, in order that the described there To take advantage of the effect of such a mass body described.
  • the metal probe 7 is on a probe head formed with the mass body 27 with a screw cap 28 that can be screwed onto the screw attachment 8 the horn 4 of the ultrasonic transducer releasably connected.
  • the probe head is there supported by a damping element 29 against the screw cap 28. about this damping element becomes a firm, non-positive connection between the metal probe 7 or the probe head formed with the mass body 27 and the horn 4 of the ultrasonic transducer as soon as the screw cap 28 is tightened sufficiently against the horn 4.

Abstract

The metal probe (7) has two alternative modes of operation. It includes an ultrasound transducer excited by an electronically-controlled oscillation. This can be switched over to an impact- or pressure wave mode, in which a reversibly driven impactor (24) is actuated.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entfernen von Körpersteinen mit einem intrakorporalen Lithotripter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device for removing body stones with an intracorporeal lithotripter according to the preamble of claim 1.

Für die Entfernung von Körpersteinen aus Körperhöhlen ist es bei Überschreitung einer für einen natürlichen Abgang noch ausreichenden Steingröße regelmäßig erforderlich, die Körpersteine zunächst zu zerkleinern, wobei die Zerkleinerung in kleine, spontan abgangsfähige oder direkt aus dem Körper ausspülbare Partikel vorgenommen wird. Die Zerkleinerung der Körpersteine wird dabei durch mechanische Druck- und Zugspannungen vorgenommen, die bei der intrakorporalen Lithotripsie mit dem distalen Ende einer als Wellenleiter dienenden Metallsonde auf die Körpersteine ausgeübt werden. Solche Spannungen führen zu einem Absprengen von Fragmenten aus der Oberfläche eines Steines und bewirken schließlich dessen Zertrümmerung. Für diese Steinzertrümmerung existiert allgemein das Problem einer geeigneten Energieübertragung mit besonderer Beachtung einer Vermeidung von Nebeneffekten auf das biologische Gewebe, das für die Steinzertrümmerung daher nicht als ein Widerlager dienen sollte.For the removal of body stones from body cavities, it is exceeded a stone size that is still sufficient for a natural finish necessary to first crush the body stones, the crushing in small, spontaneously removable particles that can be flushed out of the body is made. The crushing of the body stones is done by mechanical Compressive and tensile stresses made in intracorporeal lithotripsy with the distal end of a metal probe serving as a waveguide the body stones are exercised. Such tensions lead to blasting of fragments from the surface of a stone and cause finally its smashing. For this stone crushing generally exists the problem of suitable energy transmission with special attention avoiding side effects on the biological tissue that is responsible for the stone crushing should therefore not serve as an abutment.

Zur Durchführung einer intrakorporalen Lithotripsie ist aus der EP 0 421 285 B1 eine Vorrichtung bekannt, bei welcher eine Metallsonde oder Sonotrode durch einen elektrisch angesteuerten Ultraschallwandler zu longitudinalen Schwingungen angeregt wird. Mit dem distalen Ende der in den Arbeitskanal eines Endoskops eingesetzten Sonde kann daher die Zertrümmerung eines Körpersteins veranlaßt werden. Der Ultraschallwandler ist dabei mit zwei piezokeramischen Scheiben ausgebildet, die zwischen einem Reflektor und einem Horn verspannt sind. Die beiden Scheiben werden für eine periodische Schwingungsanregung der Sonotrode durch eine Schaltungsanordnung angesteuert, die aus einem spannungsgesteuerten Oszillator besteht, dessen Ausgangssignal über einen Ausgangsverstärker und einen Ausgangsübertrager an die beiden piezokeramischen Scheiben angeliefert wird. Die Schaltungsanordnung umfaßt daneben noch einen Phasenkomparator, der die Phasen der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms des Ausgangsübertragers vergleicht sowie eine Regelspannung zur Steuerung des Oszillators erzeugt. Mit einer Vorrichtung dieser Ausbildung lassen sich die Körpersteine in aller Regel zu sehr feinen Fragmenten zertrümmern. Für die Feinfragmente wird dabei eine Partikelgröße erhalten, die ein meistens problemloses Absaugen durch einen axialen Hohlraum der Sonde hindurch bis hin zu ihrem proximalen Ende erlaubt, an welchem ein durch den Ultraschallwandler hindurchgeführter Sauganschluß zur Wirkung gebracht ist. Die Steinzertrümmerung mittels solcher Ultraschall-Lithotripter ist jedoch relativ zeitaufwändig, da sich mit dem distalen Ende der hohlen Sonotrode bei den für eine gewebeschonende Steinbearbeitung üblichen Ultraschallfrequenzen von etwa 20 bis 25 kHz und Amplituden der Sondenspitze bis etwa 50 µm die Steinzertrümmerung nur reichlich langsam fortführen läßt. Erschwerungen ergeben sich dabei auch bei den härteren Körpersteinen, die sich bei den Ultraschallfrequenzen und Amplituden dieser Größenordnung nicht spontan abschaben lassen, sodaß ihre Bearbeitung entweder sehr lange dauert oder überhaupt nicht möglich ist.EP 0 421 285 B1 describes an intracorporeal lithotripsy a device is known in which a metal probe or sonotrode by a electrically controlled ultrasonic transducers for longitudinal vibrations is excited. With the distal end in the working channel of an endoscope used probe can therefore cause the destruction of a body stone become. The ultrasonic transducer has two piezoceramic disks trained, which are clamped between a reflector and a horn. The Both discs are used for periodic vibration excitation of the sonotrode controlled by a circuit arrangement that consists of a voltage controlled Oscillator exists, whose output signal via an output amplifier and delivered an output transformer to the two piezoceramic disks becomes. The circuit arrangement also includes a phase comparator, which the phases of the output voltage and the output current of the Output transformer compares and a control voltage to control the Oscillator generated. With a device of this training, the body stones usually smash into very fine fragments. For the fine fragments a particle size is obtained which is mostly problem-free Aspirate through an axial cavity of the probe up to its proximal End allowed at which one passed through the ultrasonic transducer Suction port is brought into effect. The stone destruction by means of such an ultrasound lithotripter is relatively time-consuming, however, since the distal end of the hollow sonotrode for a stone treatment that is gentle on the tissue usual ultrasonic frequencies of about 20 to 25 kHz and amplitudes the tip of the probe down to about 50 µm the stone fragmentation is only very slow lets continue. Difficulties also arise with the harder stones, which are at the ultrasonic frequencies and amplitudes of this magnitude do not let it scrape off spontaneously, so that it will take a long time to process lasts or is not possible at all.

Aus der EP 0 317 507 B1 ist ein Lithotripter bekannt, bei welchem das proximale Ende einer Metallsonde mit einem pneumatisch angetriebenen Schlagteil beaufschlagt wird, um mit einer dadurch erhaltenen Stoßenergie eine die Metallsonde bis hin zu ihrem distalen Ende durchlaufende Stoß- bzw. Druckwelle zu erzeugen. Mit dieser Stoß- bzw. Druckwelle wird auf einen Körperstein eingewirkt, wobei mit der Sondenspitze eine Berührung mit den Steinen eingehalten wird. Solche Stoßwellen-Lithotripter, die bei anderen Ausführungen auch einen elektrischen Antrieb des Schlagteils aufweisen können, ergeben allgemein einen relativ einfachen Geräteaufbau bei ebenfalls sehr guten Fragmentierungsleistungen auch an härteren Körpersteinen. Bei diesen Lithotriptern muß jedoch die Steinzertrümmerung bis hin zu einer absaugfähigen Partikelgröße immer noch relativ zeitaufwändig fortgeführt werden.From EP 0 317 507 B1 a lithotripter is known in which the proximal Pneumatically driven impact part is applied to the end of a metal probe becomes a metal probe with an impact energy obtained thereby to generate continuous shock or pressure wave up to its distal end. This shock wave or pressure wave acts on a body stone, with the tip of the probe is kept in contact with the stones. Such shock wave lithotripters, the other versions also have an electric drive of the striking part generally result in a relatively simple construction of the device with very good fragmentation performance also on harder ones Body stones. With these lithotripters, however, the stone crushing has to towards an absorbable particle size is still relatively time-consuming become.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß damit unter Berücksichtigung der Vor- und Nachteile dieser bekannten Verfahren eine flexiblere Steinzertrümmerung durchführbar ist.The invention has for its object a device of the aforementioned Form in such a way that taking into account the preliminary and Disadvantages of these known methods a more flexible stone destruction can be carried out is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Vorrichtung der durch den Anspruch 1 angegebenen Ausbildung, die mit den Merkmalen der weiteren Ansprüche eine vorteilhafte Gestaltungsmöglichkeit erfährt.This object is achieved with a device by the Claim 1 training specified with the features of the other claims experiences an advantageous design option.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden somit die Arbeitsprinzipien eines herkömmlichen Ultraschall-Lithotripters und eines herkömmlichen Stoßwellen-Lithotripters in einem einzigen Gerät zusammengeführt. Das Überwechseln von einer periodischen Schwingungsanregung der Metallsonde durch den elektrisch angesteuerten Ultraschallwandler zu der mit dem reversibel angetriebenen Schlagteil erhaltenen Ausbildung einer Stoß- bzw. Druckwelle in der Metallsonde ist dabei mit einfachsten Mitteln erreichbar. Von besonderem Vorteil ist, daß für beide Arbeitsprinzipien eine gleich ausgebildete Metallsonde verwendet werden kann, auch bsp. mit der bevorzugten Ausbildung einer rohrförmigen Metallsonde, sodaß über den Hohlraum der Sonde eine Verbindung mit einem äußeren Sauganschluß für ein spontanes Absaugen der bei der Steinzertrümmerung anfallenden Fragmente ermöglicht wird. Es besteht deshalb eine nahezu ideale Voraussetzung zur Durchführung einer variablen und gleichzeitig optimalen Steinzertrümmerung. In the device according to the invention, the working principles are thus one conventional ultrasonic lithotripter and a conventional shock wave lithotripter merged into a single device. Switching from a periodic vibration excitation of the metal probe by the electrical controlled ultrasound transducer to that with the reversibly driven Impact part received formation of a shock or pressure wave in the metal probe can be reached with the simplest of means. It is particularly advantageous that for Both working principles use an equally trained metal probe can, for example with the preferred embodiment of a tubular metal probe, so that via the cavity of the probe a connection to an external one Suction connection for a spontaneous suction of the stones that break up Fragments is enabled. There is therefore an almost ideal prerequisite to carry out a variable and at the same time optimal stone fragmentation.

Die Steinzertrümmerung kann daneben noch weiter optimiert werden, wenn für die über den Ultraschallwandler elektrisch angesteuerte Schwingunsanregung der Metallsonde auch noch eine Umschaltmöglichkeit zwischen einer periodischen Schwingungsanregung und einer impulsförmigen Schwingungsanregung der Metallsonde vorgesehen ist. Diese weitere Umschaltmöglichkeit ist auf einfache Weise dann realisierbar, wenn zwei getrennte Schaltungsanordnungen vorgesehen sind, die dann über einen Umschalter in eine alternative Anschlußverbindung mit dem Ultraschallwandler einschaltbar sind.The stone destruction can also be further optimized if for the electrically controlled vibration excitation of the Metal probe also a switchover between a periodic Vibration excitation and pulsed vibration excitation of the metal probe is provided. This further switching option is simple realizable if two separate circuit arrangements are provided are, which then via a switch in an alternative connection with the ultrasonic transducer can be switched on.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.An embodiment of the device according to the invention is in the drawing is shown schematically and is explained in more detail below.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Ultraschallwandler, der als ein piezoelektrischer Wandler mit zwei piezokeramischen Scheiben 1 und 2 mit einer Anordnung zwischen einem Reflektor 3 und einem Horn 4 ausgebildet ist. Die aus diesen Bauteilen bestehende Anordnung des Ultraschallwandlers wird durch eine hohle Spannschraube 5 zusammengehalten, welche die beiden keramischen Scheiben 1, 2 und den Reflektor 3 axial durchsetzt und durch eine Schraubmutter 6 gegen die Anordnung anziehbar ist. Mit dem Horn 4 ist eine rohrförmige Metallsonde bzw. Sonotrode 7 an einem Schraubansatz 8 lösbar verbunden, sodaß sich der Hohlraum der Spannschraube 5 in dem Hohlraum der Metallsonde bzw. Sonotrode 7 axial fortsetzt.The device according to the invention consists of an ultrasonic transducer, which as a piezoelectric transducer with two piezoceramic disks 1 and 2 with an arrangement between a reflector 3 and a horn 4 is formed. The arrangement of the ultrasonic transducer consisting of these components is held together by a hollow clamping screw 5, which the two ceramic Discs 1, 2 and the reflector 3 penetrated axially and by a Screw nut 6 is tightenable against the arrangement. With the horn 4 is one tubular metal probe or sonotrode 7 detachably connected to a screw attachment 8, so that the cavity of the clamping screw 5 in the cavity of the Metal probe or sonotrode 7 continues axially.

Die mit der Spannschraube 5 zusammengehaltene und gegeneinander verspannte Anordnung der einzelnen Bauteile des Ultraschallwandlers ist innerhalb eines Gehäuses 9 untergebracht. Durch eine zweiteilige Ausbildung dieses Gehäuses mit einer Teilungsebene im Bereich des Horns 4 ist dabei mit der Spannschraube 5 auch eine elastische Verspannung gegen das Gehäuse 9 erreicht, die durch elastische Stützmittel in der Ausbildung von O-Ringen 10 und einer Dichtmanschette 11 eine Abstützung erfährt. Mit der Spannschraube 5 ist ein äußerer Sauganschluß 12 verbunden, sodaß die Steinfragmente, die bei einer Steinzertrümmerung am distalen Ende der Metallsonde 7 anfallen, über den Hohlraum der Metallsonde 7 und den damit axial fluchtenden Hohlraum der Spannschraube 5 spontan abgesaugt werden können.The held together with the clamping screw 5 and braced against each other Arrangement of the individual components of the ultrasonic transducer is inside a housing 9 housed. Through a two-part design of this housing with a parting plane in the area of the horn 4 is with the clamping screw 5 also achieved an elastic bracing against the housing 9, the by elastic support means in the formation of O-rings 10 and a sealing sleeve 11 is supported. With the clamping screw 5 is an outer Suction port 12 connected, so that the stone fragments that a stone crushing at the distal end of the metal probe 7, via the cavity of the Metal probe 7 and the thus axially aligned cavity of the clamping screw 5 can be sucked off spontaneously.

Die beiden piezokeramischen Scheiben 1, 2 sind für eine an die Metallsonde 7 weitergeleitete Schwingungserzeugung mit einer elektrischen Ansteuerung verbunden, die mit einer ersten Schaltungsanordnung 13 und einer davon getrennten zweiten Schaltungsanordnung 14 ausgebildet ist. Die Schaltungsanordnung 13 ist für eine periodische Schwingungsanregung der Metallsonde vorgesehen und ist dafür im wesentlichen mit einem spannungsgesteuerten Oszillator 15 ausgebildet, der über einen U/F-Wandler 16 und einen nachgeschalteten Verstärker 17 mit einem Impedanz-Transformator 18 verbunden ist. Der Impedanz-Transformator 18 ist mit dem U/F-Wandler 16 über einen Phasenkomparator 19 rückgekoppelt, welcher die Phasen der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms des Impedanz-Transformators 18 vergleicht und eine Regelspannung zur Steuerung des Oszillators 15 erzeugt. Daher wird für die periodische Schwingunsanregung der Metallsonde 7 über die Anschlußverbindung 20 ein passendes Ausgangssignal an die beiden piezokeramischen Scheiben 1, 2 angeliefert.The two piezoceramic disks 1, 2 are for one on the metal probe 7 forwarded vibration generation connected to an electrical control, those with a first circuit arrangement 13 and a separate one second circuit arrangement 14 is formed. The circuit arrangement 13 is for and periodic vibration excitation of the metal probe designed essentially with a voltage-controlled oscillator 15, the via a U / F converter 16 and a downstream amplifier 17 with a Impedance transformer 18 is connected. The impedance transformer 18 is fed back to the U / F converter 16 via a phase comparator 19, which the phases of the output voltage and the output current of the impedance transformer 18 compares and a control voltage for controlling the oscillator 15 generated. Therefore, the metal probe is used for periodic vibration excitation 7 a suitable output signal to the two piezoceramic disks 1, 2 delivered.

Die piezokeramischen Scheiben 1, 2 sind daneben mit der zweiten Schaltungsanordnung 14 verbunden, durch welche eine impulsförmige Schwingungsanregung der Metallsonde 7 erhalten wird. Die Schaltungsanordnung 14 besteht aus einer Spannungsquelle 22 und einem Kondensator 23, der in einer ersten Schaltstellung eines Umschalters 21 durch die Spannungsquelle 22 aufgeladen wird. Der Kondensator 23 wird in einer zweiten Schalterstellung des Umschalters 21 entladen, sodaß eine impulsförmige Schwingungsanregung der Metallsonde erhalten wird. Die Kondensatorladung wird dabei einmalig über die Anschlußverbindung 20 an die beiden piezokeramischen Scheiben 1, 2 weitergeleitet, wobei durch das Ausgangssignal der Schaltungsanordnung 14 eine wesentlich höhere Leistung an den piezoelektrischen Wandler angeliefert werden kann als mit dem Ausgangssignal der für die periodische Schwingungsanregung maßgeblichen Schaltungsanordnung 13. Mit dieser höheren Leistung wird aber eine plötzliche Ausdehnung der beiden piezokeramischen Scheiben 1,2 erhalten, die zu einer einmaligen Druckwellenerzeugung in der Metallsonde 7 und damit zu der Abgabe eines Druckimpulses an dem distalen Ende der Sonde führt. Dieser Druckimpuls wird unmittelbar in einen Körperstein eingeleitet, sodaß der Stein augenblicklich zertrümmert wird.The piezoceramic disks 1, 2 are next to it with the second circuit arrangement 14 connected by which a pulsed vibration excitation the metal probe 7 is obtained. The circuit arrangement 14 consists of a Voltage source 22 and a capacitor 23 in a first switching position a switch 21 is charged by the voltage source 22. The condenser 23 is discharged in a second switch position of the changeover switch 21, so that a pulsed vibration excitation of the metal probe is obtained. The capacitor charge is applied once via the connection 20 the two piezoceramic disks 1, 2 forwarded, with the output signal the circuit arrangement 14 a much higher performance at the piezoelectric transducers can be delivered as with the output signal the circuit arrangement relevant for the periodic vibration excitation 13. But with this higher output there is a sudden expansion of the receive two piezoceramic disks 1,2, which generate a unique pressure wave in the metal probe 7 and thus for the delivery of a pressure pulse leads to the distal end of the probe. This pressure pulse becomes immediate introduced into a body stone so that the stone is instantly smashed.

Um für die impulsförmige Schwingungsanregung der Metallsonde optimale Ergebnisse zu erhalten, sollte das Horn 4 des Ultraschallwandlers und die mit ihm verschraubte Metallsonde 7 zweckmäßig aus einem Material mit einer im wesentlichen gleichen akustischen Impedanz bestehen. Als bevorzugte Materialien kommen Edelstahl und Titan in Betracht. Weiterhin sollte das Horn 4 mit einer sich in axialer Richtung etwa auf den Querschnitt des Schraubansatzes 8 der Metallsonde 7 verjüngenden Hüllfläche in der Ausbildung einer Exponentialkurve versehen sein, wobei für die Hüllfläche auch andere Geometrien berücksichtigt werden können. Die mit den elastischen Mitteln 10, 11 bewirkte Abstützung des Ultraschallwandlers an dem umgebenden Gehäuse sollte derart ausgeführt sein, daß sowohl für die periodische wie auch für die impulsförmige Schwingungsanregung der Metallsonde jeweils optimale Arbeitsergebnisse erhalten werden.In order to achieve optimal results for the pulsed vibration excitation of the metal probe to get the horn 4 of the ultrasonic transducer and the screwed to it Metal probe 7 expediently made of a material with a same acoustic impedance. Coming as preferred materials Stainless steel and titanium are considered. Furthermore, the horn 4 should be in one axial direction approximately on the cross section of the screw neck 8 of the metal probe 7 tapered envelope surface in the formation of an exponential curve be, whereby other geometries can also be taken into account for the envelope surface. The support of the ultrasound transducer effected with the elastic means 10, 11 on the surrounding housing should be designed such that both for the periodic as well as for the pulsed vibration excitation of the Metal probe each optimal work results can be obtained.

Neben der vorstehend detailliert beschriebenen Umschaltmöglichkeit bei der elektrischen Ansteuerung des Ultraschallwandlers zwischen einer periodischen Schwingungsanregung unter Einschaltung der einen Schaltungsanordnung 13 und einer impulsförmigen Schwingungsanregung der Metallsonde unter Einschaltung der weiteren Schaltungsanordnung 14 mit der Umschaltmöglichkeit durch den Umschalter 21 ist die Vorrichtung auch noch umschaltbar auf eine mit einem reversibel angetriebenen Schlagteil 24 gesteuerten Ausbildung einer Stoß- bzw. Druckwelle in der Metallsonde 7. Der Antrieb des Schlagteils 24 kann hydraulisch oder elektrisch oder auch entsprechend der für das Ausführungsbeispiel berücksichtigten Ausbildung pneumatisch erfolgen, wobei dafür ein Druckanschluß 25 an den Hohlraum 26 der Spannschraube 5 vorgesehen ist. Für Einzelheiten des pneumatischen Antriebs des Schlagteils 24 kann auf die EP 0 317 507 B1 verwiesen werden. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist lediglich noch auf den Unterschied hinzuweisen, daß hier das Schlagteil nicht nur durch die Wand des umgebenden Hohlraums 26 der Spannschraube 5, sondern auch durch eine rückwärtige Verlängerung 7' der hohl ausgeführten Metallsonde 7 axial geführt ist. Das Schlagteil 24 wird jedoch auch bei dieser Anordnung zur Ausübung einer Stoßkraft gegen einen Massekörper 27 der Metallsonde 7 benutzt. Der Massekörper kann dabei eine auf die Sonde im Übergang zu der rückwärtigen Verlängerung 7' aufgeschobene Metallhülse sein, die mit der Sonde fest verbunden ist. Der Massekörper kann für die Übertragung der Stoßkraft des Schlagteils 24 auf die Metallsonde 7 auch eine Ausbildung innerhalb des Hohlraums 26 der Spannschraube 5 erhalten vergleichbar mit einer Anordnung wie beschrieben in der DE 196 18 972 A1, um damit die dort beschriebenen Vorteile der Wirkung eines solchen beschriebenen Massekörpers zu nutzen.In addition to the switchover option for the electrical described in detail above Control of the ultrasonic transducer between a periodic Vibration excitation with the involvement of a circuit arrangement 13 and a pulsed vibration excitation of the metal probe when switched on the further circuit arrangement 14 with the switchover option by Switch 21, the device is also switchable to one with a reversible driven impact part 24 controlled formation of a shock or Pressure wave in the metal probe 7. The drive of the striking part 24 can be hydraulic or electrically or also in accordance with that considered for the exemplary embodiment Training take place pneumatically, for which purpose a pressure connection 25 the cavity 26 of the clamping screw 5 is provided. For details of the pneumatic drive of the striking part 24 can refer to EP 0 317 507 B1 become. For the present embodiment of the invention Device is only to point out the difference that here Impact part not only through the wall of the surrounding cavity 26 of the clamping screw 5, but also by a rear extension 7 'of the hollow Metal probe 7 is guided axially. The striking part 24 is also at this arrangement for exerting an impact force against a mass body 27 Metal probe 7 used. The mass body can be on the probe in transition to the rear extension 7 'pushed metal sleeve, the is firmly connected to the probe. The mass body can be used for the transfer of the Impact force of the striking part 24 on the metal probe 7 also training within the cavity 26 of the clamping screw 5 obtained comparable to an arrangement as described in DE 196 18 972 A1, in order that the described there To take advantage of the effect of such a mass body described.

Die Metallsonde 7 ist an einem mit dem Massekörper 27 ausgebildeten Sondenkopf durch eine auf den Schraubansatz 8 aufschraubbare Schraubkappe 28 mit dem Horn 4 des Ultraschallwandlers lösbar verbunden. Der Sondenkopf ist dabei durch ein Dämpfungselement 29 gegen die Schraubkappe 28 abgestützt. Über dieses Dämpfungselement wird eine feste, kraftschlüssige Verbindung zwischen der Metallsonde 7 respektive dem mit dem Massekörper 27 ausgebildeten Sondenkopf und dem Horn 4 des Ultraschallwandlers erhalten, sobald die Schraubkappe 28 genügend fest gegen das Horn 4 angezogen wird. Diese kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Sondenkopf und dem Horn des Ultraschallwandlers wird andererseits gelöst, wenn die mit der Schraubkappe 28 bereitgestellte Schraubverbindung gelockert wird und das Dämpfungselement 29 den Massekörper 27 nicht mehr unmittelbar an der Schraubkappe 28 abstützt. Die Metallsonde 7 kann dann eine begrenzte axiale Relativbewegung ausführen. Diese axiale Bewegungsmöglichkeit der Metallsonde 7 wird benötigt, wenn auf die Ausbildung einer Stoß- bzw. Druckwelle in der Metallsonde durch die Ausübung einer Stoßkraft gegen den Massekörper 27 mittels des pneumatisch angetriebenen Schlagteils 24 übergewechselt wird. Die feste, kraftschlüssige Verbindung der Metallsonde 7 mit dem Horn 4 wird dagegen für die über den Ultraschallwandler elektrisch angesteuerte Schwingungsanregung der Metallsonde benötigt.The metal probe 7 is on a probe head formed with the mass body 27 with a screw cap 28 that can be screwed onto the screw attachment 8 the horn 4 of the ultrasonic transducer releasably connected. The probe head is there supported by a damping element 29 against the screw cap 28. about this damping element becomes a firm, non-positive connection between the metal probe 7 or the probe head formed with the mass body 27 and the horn 4 of the ultrasonic transducer as soon as the screw cap 28 is tightened sufficiently against the horn 4. This non-positive Connection between the probe head and the horn of the ultrasonic transducer on the other hand, is released when the provided with the screw cap 28 Screw connection is loosened and the damping element 29 the mass body 27 is no longer supported directly on the screw cap 28. The metal probe 7 can then perform a limited axial relative movement. This axial possibility of movement the metal probe 7 is required if a Shock or pressure wave in the metal probe by exerting an impact force against the mass body 27 by means of the pneumatically driven striking part 24 is transferred. The firm, non-positive connection of the metal probe 7 with the horn 4, on the other hand, is electrically controlled by the ultrasonic transducer Vibration excitation of the metal probe is required.

Claims (12)

Vorrichtung zum Entfernen von Körpersteinen mit einem intrakorporalen Lithotripter, welcher als Wellenleiter eine Metallsonde aufweist, die für eine mit ihrem distalen Ende veranlaßte Steinzertrümmerung in den Arbeitskanal eines Endoskops eingesetzt und durch einen elektrisch angesteuerten Ultraschallwandler zu longitudinalen Schwingungen angeregt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die über den Ultraschallwandler elektrisch angesteuerte Schwingungsanregung der Metallsonde (7) auf eine mit einem reversibel angetriebenen Schlagteil (24) gesteuerte Ausbildung einer Stoß- bzw. Druckwelle in der Metallsonde (7) umschaltbar ist.Device for removing body stones with an intracorporeal lithotripter, which has a metal probe as a waveguide, which is inserted into the working channel of an endoscope for stone destruction caused by its distal end and is excited to longitudinal vibrations by an electrically controlled ultrasound transducer,
characterized in that the vibration excitation of the metal probe (7) , which is electrically controlled by the ultrasound transducer , can be switched over to an impact or pressure wave in the metal probe (7) controlled by a reversibly driven impact part (24). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Ultraschallwandler elektrisch angesteuerte Schwingungsanregung der Metallsonde (7) zwischen einer periodischen Schwingungsanregung und einer impulsförmigen Schwingungsanregung umschaltbar ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the vibration excitation of the metal probe (7) , which is electrically controlled by the ultrasonic transducer , can be switched over between periodic vibration excitation and pulse-shaped vibration excitation. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die elektrisch angesteuerte impulsförmige Schwingungsanregung der Metallsonde (7) eine von der Schaltungsanordnung (13) für die elektrisch gesteuerte periodische Schwingungsanregung der Metallsonde (7) getrennte Schaltungsanordnung (18) vorgesehen ist, die mit einer Spannungsquelle (22) und mit einem Kondensator (23) gebildet und über einen Umschalter (21) in eine Anschlußverbindung (20) mit dem Ultraschallwandler einschaltbar ist. Device according to Claim 2, characterized in that a circuit arrangement (18) which is separate from the circuit arrangement (13) for the electrically controlled periodic oscillation excitation of the metal probe (7) and which is provided with a voltage source is provided for the electrically controlled pulsed oscillation excitation of the metal probe (7) (22) and formed with a capacitor (23) and can be switched on via a changeover switch (21) in a connection (20) with the ultrasonic transducer. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (23) in einer ersten Schaltstellung des Umschalters (21) durch die Spannungsquelle (22) der getrennten Schaltungsanordnung (14) aufgeladen wird und für die Anschlußverbindung (20) mit dem Ultraschallwandler in eine zweite Schaltstellung umschaltbar ist.Apparatus according to claim 3, characterized in that the capacitor (23) is charged in a first switching position of the switch (21) by the voltage source (22) of the separate circuit arrangement (14) and for the connection (20) with the ultrasonic transducer in a second Switch position is switchable. Vorrichtung nach eine der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, der Ultraschallwandler mit wenigstens einer piezokeramischen Scheibe (1, 2) gebildet ist, die mit einer Anordnung zwischen einem Reflektor (3) und einem die Metallsonde (7) tragenden Horn (4) durch eine hohle Spannschraube (5) gegeneinander verspannt sind, wobei der Hohlraum (26) der Spannschraube (5) das reversibel angetriebene Schlagteil (24) aufnimmt und das Schlagteil (24) zur Ausübung einer Stoßkraft gegen einen Massekörper (27) der mit dem Horn (4) lösbar verbundenen Metallsonde (7) angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ultrasonic transducer is formed with at least one piezoceramic disk (1, 2) which is arranged with an arrangement between a reflector (3) and a horn (4) carrying the metal probe (7) a hollow clamping screw (5) is clamped against one another, the cavity (26) of the clamping screw (5) receiving the reversibly driven impact part (24) and the impact part (24) for exerting an impact force against a mass body (27) which is connected to the horn ( 4) detachably connected metal probe (7) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsonde (7) an einem mit dem Massekörper (27) ausgebildeten Sondenkopf durch eine Schraubkappe (28) mit dem Horn (4) des Ultraschallwandlers lösbar verbunden ist, wobei der Sondenkopf gegen die Schraubkappe (28) durch ein Dämpfungselement (29) abgestützt ist, welches die Metallsonde (7) mittels der Schraubkappe (28) mit dem Horn (4) des Ultraschallwandlers kraftschlüssig verbinden läßt.Device according to claim 5, characterized in that the metal probe (7) is detachably connected to the horn (4) of the ultrasound transducer on a probe head formed with the mass body (27) by a screw cap (28), the probe head against the screw cap (28 ) is supported by a damping element (29) which allows the metal probe (7) to be non-positively connected to the horn (4) of the ultrasonic transducer by means of the screw cap (28). Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsonde (7) rohrförmig ausgebildet und an ihrem die Stoßkraft des Schlagteils (24) aufnehmenden Sondenkopf mit einer in den Hohlraum (26) der Spannschraube (5) axial vorstehenden rückwärtigen Verlängerung (7') versehen ist, an welche ein äußerer Sauganschluß (12) angeschlossen ist.Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the metal probe (7) is tubular and, on its probe head which absorbs the impact force of the striking part (24), has a rear extension (7 ') projecting axially into the cavity (26) of the clamping screw (5). ) is provided, to which an outer suction connection (12) is connected. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagteil (24) eine zentrale Bohrung aufweist und durch die rückwärtige Verlängerung (7') der Metallsonde (7) sowie an seinem Umfang durch die Wandung des Hohlraumes (26) der Spannschraube (5) axial geführt ist.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the striking part (24) has a central bore and through the rear extension (7 ') of the metal probe (7) and on its circumference through the wall of the cavity (26) of the clamping screw (5) is guided axially. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (26) der Spannschraube (5) mit einem Druckanschluß (25) für einen pneumatischen Antrieb des Schlagteils (24) versehen ist.Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the cavity (26) of the clamping screw (5) is provided with a pressure connection (25) for a pneumatic drive of the striking part (24). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Spannschraube (5) gegenseitig verspannte Anordnung der wenigstens einen piezokeramischen Scheibe (1,2), des Reflektors (3) und des die Metallsonde (7) tragenden Horns (4) durch elastische Stützmittel (10, 11) gegen das umgebende Gehäuse (9) abgestützt ist.Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that the arrangement of the at least one piezoceramic disk (1, 2), the reflector (3) and the horn (4) carrying the metal probe (7) mutually braced with the tension screw (5) ) is supported by elastic support means (10, 11) against the surrounding housing (9). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Horn (4) mit einer sich in axialer Richtung etwa auf den Querschnitt eines Schraubansatzes (8) für die Verschraubung der Schraubkappe (28) verjüngenden Hüllfläche in der Ausbildung einer Exponentialkurve versehen ist.Device according to one of claims 5 to 10, characterized in that the horn (4) is provided with an envelope surface which tapers in the axial direction approximately to the cross section of a screw attachment (8) for screwing the screw cap (28) in the form of an exponential curve . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsonde (7) und das Horn (4) aus einem Material mit einer im wesentlichen gleichen akustischen Impedanz bestehen.Device according to one of claims 5 to 11, characterized in that the metal probe (7) and the horn (4) consist of a material with an essentially identical acoustic impedance.
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